基于vieWTerra的微光目标视景仿真及检测跟踪技术研究
发布时间：2021-10-28 05:31
随着微光夜视成像技术的发展,各种基于微光成像原理的军事武器系统和民用设备陆续被研制。利用微光成像仿真技术来试验和评估微光成像系统的性能可以为系统的优化设计提供参考依据,缩短系统的设计周期。此外,微光仿真系统能够为微光目标的检测跟踪技术提供视频源,促进目标检测跟踪技术的发展。本文结合Visual C++编程语言、OpenGL图形应用接口以及OpenCV计算机视觉库对vieWTerra视景平台进行二次开发,完成微光夜视系统的模拟仿真。首先简要叙述了微光夜视系统的成像原理,根据微光辐射在ICCD中的传递过程和ICCD的成像机制,建立相应物理效应的理论数学模型;然后利用vieWTerra以及3dsMax自主设计了一套可见光场景仿真系统,模拟出的可见光场景作为ICCD仿真的视频源。在微光仿真之前,为了保证微光成像仿真的实时性,本文提出两种仿真预处理方法:微光大气透过率数据库的创建以及目标纹理材质的设置,之后根据微光成像系统的建模仿真理论,利用信号传递特性数学计算表达式、基于调制传递函数的光电成像系统模型以及高斯噪声分别对微光成像系统的信号传递特性、空间传递特性以及噪声效应进行了仿真,成功达到以软...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１直视型、间视型微光夜视系统的结构框图??直视型微光夜视系统的工作原理为：当外界夜天光照射目标时，由目标反射或者散??
电荷耦合器件（ＩＣＣＤ）在弱光下的成像性能较好，因此本文对ＩＣＣＤ微光系统的仿真进??行研宄。在ＩＣＣＤ中，荧光屏输出的光子图像会先经中继元件投射到ＣＣＤ上，ＣＣＤ再??把生成的电荷包转移出去进行成像显示，ＩＣＣＤ的成像原理如图２．２所示。??ｉ?！??物镜ｉ?光电阴极?微通道板?荧光屏?｜?ｃｃｄ?视频电路?显示器?目镜??Ｉ?！??Ｉ?！??Ｉ?！??Ｉ?｜??！?像増强器?１??＼?乂?’??图２．２?ＩＣＣＤ成像原理图??在ＩＣＣＤ仿真的过程中，目标和背景的材质、大气环境、器件参数等都需要考虑。??ＩＣＣＤ仿真的任务是通过建立成像系统的理论模型，结合目标、背景的光学特性，实现??对成像系统性能的准确预测。按照ＩＣＣＤ成像的物理过程，仿真模型中所考虑的主要物??理效应为：信号传递特性、空间传递特性以及噪声效应。??２．２?ＩＣＣＤ的信号传递特性模型??由ＩＣＣＤ的工作原理可知，夜天光的辐射特性、景物的反射特性、大气传输特性以??及ＩＣＣＤ的结构参数都会影响微光夜视图像的输出辐亮度，本节着重介绍这些因素对辐??亮度的影响，推导并建立ＩＣＣＤ信号传递特性的数学模型。??２．２．１夜天辐射??夜天光的来源很多，如：月光、星光、月光和星光的散射光、太阳光以及大气辉光??等
电荷耦合器件（ＩＣＣＤ）在弱光下的成像性能较好，因此本文对ＩＣＣＤ微光系统的仿真进??行研宄。在ＩＣＣＤ中，荧光屏输出的光子图像会先经中继元件投射到ＣＣＤ上，ＣＣＤ再??把生成的电荷包转移出去进行成像显示，ＩＣＣＤ的成像原理如图２．２所示。??ｉ?！??物镜ｉ?光电阴极?微通道板?荧光屏?｜?ｃｃｄ?视频电路?显示器?目镜??Ｉ?！??Ｉ?！??Ｉ?！??Ｉ?｜??！?像増强器?１??＼?乂?’??图２．２?ＩＣＣＤ成像原理图??在ＩＣＣＤ仿真的过程中，目标和背景的材质、大气环境、器件参数等都需要考虑。??ＩＣＣＤ仿真的任务是通过建立成像系统的理论模型，结合目标、背景的光学特性，实现??对成像系统性能的准确预测。按照ＩＣＣＤ成像的物理过程，仿真模型中所考虑的主要物??理效应为：信号传递特性、空间传递特性以及噪声效应。??２．２?ＩＣＣＤ的信号传递特性模型??由ＩＣＣＤ的工作原理可知，夜天光的辐射特性、景物的反射特性、大气传输特性以??及ＩＣＣＤ的结构参数都会影响微光夜视图像的输出辐亮度，本节着重介绍这些因素对辐??亮度的影响，推导并建立ＩＣＣＤ信号传递特性的数学模型。??２．２．１夜天辐射??夜天光的来源很多，如：月光、星光、月光和星光的散射光、太阳光以及大气辉光??等
【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能近贴式像增强器的调制传递函数分析[J]. 陶禹,金伟其,王瑶,石峰,郭宏. 光子学报. 2016(06)
[2]夜晚微光图像中人车目标检测算法[J]. 李翔. 数字技术与应用. 2014(08)
[3]基于SE-Workbench-IR的红外视景仿真研究[J]. 张云,马崇宵,薛艳茹,于晶晶. 弹箭与制导学报. 2010(04)
[4]双近贴聚焦微光像增强器分辨力理论极限问题研究[J]. 向世明. 应用光学. 2008(03)
[5]基于ICCD的微光成像建模与仿真[J]. 祝永坚,陈钱,王晓璇. 南京理工大学学报(自然科学版). 2007(01)
[6]基于神经网络的微光图像增强与复原[J]. 曾桂林,苏秉华,牛丽红,苏学征. 兵工学报. 2006(04)
[7]微光电视成像系统表征方法[J]. 王晓蕊,张建奇,冯卓祥,解卫博. 强激光与粒子束. 2004(09)
[8]像管动态成像过程的计算机模拟仿真[J]. 白廷柱,刘明奇,邹正峰,周立伟. 北京理工大学学报. 2003(04)
[9]基于二维直方图分析的二元子图微光图像增强处理[J]. 孙韶媛,王利平,张保民,敬忠良. 红外与毫米波学报. 2003(03)
[10]利用帧积分法去除微光图像噪声研究[J]. 张伟,汪岳峰,董伟,周冰. 光电子技术. 2002(02)
博士论文
[1]微光ICCD数字图像去噪的研究[D]. 陈立.长春理工大学 2013
[2]微光景象匹配基准图生成技术研究[D]. 祝永坚.南京理工大学 2007
[3]光电成像系统建模及性能评估技术研究[D]. 胡方明.西安电子科技大学 2005
[4]激光助视/微光夜视系统视距评估研究[D]. 刘磊.南京理工大学 2005
硕士论文
[1]微光夜视系统性能评价模型及其仿真软件研究[D]. 王瑶.北京理工大学 2015
[2]硅基微通道板结构与增益特性研究[D]. 陈凤.深圳大学 2015
[3]微光视频图像的目标检测与增强技术研究[D]. 孟柯.南京理工大学 2014
[4]强光作用ICCD和EMCCD微光成像系统建模与仿真[D]. 张青文.西安电子科技大学 2014
[5]基于OGRE的微光成像系统仿真[D]. 谢婕.西安电子科技大学 2013
[6]基于红外图像的运动人体目标自动跟踪系统研究[D]. 秦正运.重庆大学 2012
[7]微光条件下视频目标跟踪关键技术的研究[D]. 郑玉凤.天津理工大学 2011
[8]微光图像增强算法的初步研究[D]. 党韬.电子科技大学 2010
[9]视频监控图像后处理算法的研究与实现[D]. 姚远.北京邮电大学 2010
[10]自适应夜视图像处理技术研究[D]. 朱莹.南京理工大学 2007
本文编号：3462348
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１直视型、间视型微光夜视系统的结构框图??直视型微光夜视系统的工作原理为：当外界夜天光照射目标时，由目标反射或者散??
电荷耦合器件（ＩＣＣＤ）在弱光下的成像性能较好，因此本文对ＩＣＣＤ微光系统的仿真进??行研宄。在ＩＣＣＤ中，荧光屏输出的光子图像会先经中继元件投射到ＣＣＤ上，ＣＣＤ再??把生成的电荷包转移出去进行成像显示，ＩＣＣＤ的成像原理如图２．２所示。??ｉ?！??物镜ｉ?光电阴极?微通道板?荧光屏?｜?ｃｃｄ?视频电路?显示器?目镜??Ｉ?！??Ｉ?！??Ｉ?！??Ｉ?｜??！?像増强器?１??＼?乂?’??图２．２?ＩＣＣＤ成像原理图??在ＩＣＣＤ仿真的过程中，目标和背景的材质、大气环境、器件参数等都需要考虑。??ＩＣＣＤ仿真的任务是通过建立成像系统的理论模型，结合目标、背景的光学特性，实现??对成像系统性能的准确预测。按照ＩＣＣＤ成像的物理过程，仿真模型中所考虑的主要物??理效应为：信号传递特性、空间传递特性以及噪声效应。??２．２?ＩＣＣＤ的信号传递特性模型??由ＩＣＣＤ的工作原理可知，夜天光的辐射特性、景物的反射特性、大气传输特性以??及ＩＣＣＤ的结构参数都会影响微光夜视图像的输出辐亮度，本节着重介绍这些因素对辐??亮度的影响，推导并建立ＩＣＣＤ信号传递特性的数学模型。??２．２．１夜天辐射??夜天光的来源很多，如：月光、星光、月光和星光的散射光、太阳光以及大气辉光??等
电荷耦合器件（ＩＣＣＤ）在弱光下的成像性能较好，因此本文对ＩＣＣＤ微光系统的仿真进??行研宄。在ＩＣＣＤ中，荧光屏输出的光子图像会先经中继元件投射到ＣＣＤ上，ＣＣＤ再??把生成的电荷包转移出去进行成像显示，ＩＣＣＤ的成像原理如图２．２所示。??ｉ?！??物镜ｉ?光电阴极?微通道板?荧光屏?｜?ｃｃｄ?视频电路?显示器?目镜??Ｉ?！??Ｉ?！??Ｉ?！??Ｉ?｜??！?像増强器?１??＼?乂?’??图２．２?ＩＣＣＤ成像原理图??在ＩＣＣＤ仿真的过程中，目标和背景的材质、大气环境、器件参数等都需要考虑。??ＩＣＣＤ仿真的任务是通过建立成像系统的理论模型，结合目标、背景的光学特性，实现??对成像系统性能的准确预测。按照ＩＣＣＤ成像的物理过程，仿真模型中所考虑的主要物??理效应为：信号传递特性、空间传递特性以及噪声效应。??２．２?ＩＣＣＤ的信号传递特性模型??由ＩＣＣＤ的工作原理可知，夜天光的辐射特性、景物的反射特性、大气传输特性以??及ＩＣＣＤ的结构参数都会影响微光夜视图像的输出辐亮度，本节着重介绍这些因素对辐??亮度的影响，推导并建立ＩＣＣＤ信号传递特性的数学模型。??２．２．１夜天辐射??夜天光的来源很多，如：月光、星光、月光和星光的散射光、太阳光以及大气辉光??等
【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能近贴式像增强器的调制传递函数分析[J]. 陶禹,金伟其,王瑶,石峰,郭宏. 光子学报. 2016(06)
[2]夜晚微光图像中人车目标检测算法[J]. 李翔. 数字技术与应用. 2014(08)
[3]基于SE-Workbench-IR的红外视景仿真研究[J]. 张云,马崇宵,薛艳茹,于晶晶. 弹箭与制导学报. 2010(04)
[4]双近贴聚焦微光像增强器分辨力理论极限问题研究[J]. 向世明. 应用光学. 2008(03)
[5]基于ICCD的微光成像建模与仿真[J]. 祝永坚,陈钱,王晓璇. 南京理工大学学报(自然科学版). 2007(01)
[6]基于神经网络的微光图像增强与复原[J]. 曾桂林,苏秉华,牛丽红,苏学征. 兵工学报. 2006(04)
[7]微光电视成像系统表征方法[J]. 王晓蕊,张建奇,冯卓祥,解卫博. 强激光与粒子束. 2004(09)
[8]像管动态成像过程的计算机模拟仿真[J]. 白廷柱,刘明奇,邹正峰,周立伟. 北京理工大学学报. 2003(04)
[9]基于二维直方图分析的二元子图微光图像增强处理[J]. 孙韶媛,王利平,张保民,敬忠良. 红外与毫米波学报. 2003(03)
[10]利用帧积分法去除微光图像噪声研究[J]. 张伟,汪岳峰,董伟,周冰. 光电子技术. 2002(02)
博士论文
[1]微光ICCD数字图像去噪的研究[D]. 陈立.长春理工大学 2013
[2]微光景象匹配基准图生成技术研究[D]. 祝永坚.南京理工大学 2007
[3]光电成像系统建模及性能评估技术研究[D]. 胡方明.西安电子科技大学 2005
[4]激光助视/微光夜视系统视距评估研究[D]. 刘磊.南京理工大学 2005
硕士论文
[1]微光夜视系统性能评价模型及其仿真软件研究[D]. 王瑶.北京理工大学 2015
[2]硅基微通道板结构与增益特性研究[D]. 陈凤.深圳大学 2015
[3]微光视频图像的目标检测与增强技术研究[D]. 孟柯.南京理工大学 2014
[4]强光作用ICCD和EMCCD微光成像系统建模与仿真[D]. 张青文.西安电子科技大学 2014
[5]基于OGRE的微光成像系统仿真[D]. 谢婕.西安电子科技大学 2013
[6]基于红外图像的运动人体目标自动跟踪系统研究[D]. 秦正运.重庆大学 2012
[7]微光条件下视频目标跟踪关键技术的研究[D]. 郑玉凤.天津理工大学 2011
[8]微光图像增强算法的初步研究[D]. 党韬.电子科技大学 2010
[9]视频监控图像后处理算法的研究与实现[D]. 姚远.北京邮电大学 2010
[10]自适应夜视图像处理技术研究[D]. 朱莹.南京理工大学 2007
本文编号：3462348
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